耐雷ファスナ、キャップ、耐雷ファスナの取り付け方法
【課題】耐雷性を確実に確保したうえで、作業性および品質安定性を向上し、ひいては機体の製造コストを低減することのできる耐雷ファスナ、キャップ、耐雷ファスナの取り付け方法を提供することを目的とする。
【解決手段】キャップ３０に穴３２を形成し、この穴３２にネジ溝３２ａを形成しておくことで、ファスナ部材２４にキャップ３０を確実かつ容易に位置決めして取り付け、取付後においてもキャップ３０の脱落を確実に防止する。そして、緩止め部６０により、キャップ３０がファスナ部材２４から緩むのを防止する。これにより、耐雷性能を確実に確保したうえで、作業性を向上させて製造コストを抑えるとともに、作業者によらず安定した品質でキャップ３０を取り付けることを可能とする。また、キャップ３０は、樹脂で形成するのが量産性、軽量化等の面で好ましい。
【解決手段】キャップ３０に穴３２を形成し、この穴３２にネジ溝３２ａを形成しておくことで、ファスナ部材２４にキャップ３０を確実かつ容易に位置決めして取り付け、取付後においてもキャップ３０の脱落を確実に防止する。そして、緩止め部６０により、キャップ３０がファスナ部材２４から緩むのを防止する。これにより、耐雷性能を確実に確保したうえで、作業性を向上させて製造コストを抑えるとともに、作業者によらず安定した品質でキャップ３０を取り付けることを可能とする。また、キャップ３０は、樹脂で形成するのが量産性、軽量化等の面で好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の機体、特に翼に用いられる耐雷ファスナ、キャップ、耐雷ファスナの取り付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の機体を構成する翼や車輪を備えた脚等、各種部材においては、翼や脚の表面を形成する表面パネルや、各種機器等の構造材への取付に、ファスナ部材（留め具）を用いている。
ファスナ部材は、ピン状のファスナ本体を、互いに固定すべき二つの部材の双方に形成された貫通孔に挿入し、その先端部を固定金具で固定することで、二つの部材を締結する。
【０００３】
ところで、航空機においては、落雷対策を万全に期す必要がある。このため、ファスナ部材への雷の直撃を避ける必要がある。また、ファスナ部材で締結された二つの部材が異なる材料で形成されている場合、落雷時に、二つの部材間の電位差により、二つの部材の界面に沿った方向にアーク放電（スパーク）が発生する。そこで、この被雷時におけるアーク放電の発生を確実に抑える必要がある。
【０００４】
そこで、従来、図１３に示すように、翼１の内部側において、翼面パネルに相当する第一の部材２および翼の内部に取り付けられる第二の部材３を貫通するファスナ部材４のファスナ本体４ａおよび固定金具４ｂから離間した状態にキャップ６が取り付けられ、ファスナ本体４ａおよび固定金具４ｂとの間に空気で満たされた空隙７を形成する構造が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−７３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、キャップ６をファスナ部材４に対して位置決めできる構造とはなっておらず、キャップ６の取付位置は作業者に依存する。このため、キャップ６の中心とファスナ部材４の中心とが大きくずれる可能性もある。空隙７においてファスナ部材４とキャップ６との間隙が小さい場所が生じると、キャップ６の機能（絶縁性）が低下する。最悪の場合、キャップ６がファスナ部材４に接触してしまった状態で取り付けられれば、キャップ６の機能そのものが大きく損なわれることもある。
また、キャップ６は、図１３（ａ）に示すように、接着剤９で第二の部材３に取り付けられたり、図１３（ｂ）に示すようにゴム（絶縁材料）１０で外周をカバーしているため、取付現場において、接着作業、ゴム１０の塗布作業が必要であり、作業の手間がかかる。航空機の翼１の内部は、言うまでもなく空間が狭く、奥まった位置において上記したような作業を行うのは作業性が非常に悪い。しかも、このようなファスナ部材４は、翼１の全体に数千〜数万箇所設けられるため、作業性の悪化はコスト上昇に直結する。
さらに、上記したような作業は、いわゆる手作業であり、作業者によって、施工品質にばらつきが出やすく、これは信頼性にも影響する。
【０００７】
また、装着したキャップが脱落してしまうと耐雷性能が損なわれてしまうため、キャップの脱落を確実に防止できることが望まれている。
【０００８】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、耐雷性能を確実に確保したうえで、作業性および品質安定性を向上し、ひいては翼の製造コストを低減することのできる耐雷ファスナ、キャップ、耐雷ファスナの取り付け方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的のもとになされた本発明の耐雷ファスナは、航空機の機体を構成する第一の部材に第二の部材を締結するため、第一の部材および第二の部材を貫通するとともに、第一の部材および第二の部材側の少なくとも一方に突出する軸部を有するファスナ部材と、ファスナ部材の軸部を覆うように取り付けられる絶縁性材料からなるキャップと、を備える。そして、軸部の外周面にネジ部が形成され、キャップは、その内周面の中心部に、軸部のネジ部に螺合するネジ穴が形成され、ネジ穴にネジ部が螺合した状態で、ネジ穴以外の部分においてファスナ部材の軸部との間に間隙を隔てた状態で取り付けられ、キャップがファスナ部材から緩むのを防止する緩止め部が形成されていることを特徴とする。
このように、キャップに形成されたネジ穴にファスナ部材をねじ込んで螺合させることで、キャップをファスナ部材に対して容易かつ確実に中心に位置決めして取り付けることができる。そして、緩止め部により、キャップがファスナ部材から緩むのを防止することで、耐雷性能を確実に維持できる。
【００１０】
緩止め部として、ネジ穴に、軸部の軸線方向に沿って延び、軸部を形成する材料よりも柔らかい材料またはキャップを形成する材料と同材質で形成されたセルフロック部材を設けることができる。ここで、ネジ穴に、軸部の軸線方向に沿って延びる溝を形成し、溝にセルフロック部材を嵌め込む構成とすることができる。
【００１１】
また、緩止め部として、ネジ穴のネジ溝が、ネジ穴への軸部の挿入方向手前側はネジ部と等しいネジピッチで形成され、挿入方向奥側は、ネジ部よりも狭いネジピッチで形成された構成とすることもできる。
【００１２】
緩止め部として、ネジ穴は、ネジ穴への軸部の挿入方向手前側から挿入方向奥側に向けて、その内径が漸次縮小する構成とすることもできる。
【００１３】
緩止め部として、軸部のネジ部のネジ溝が、当該軸部の先端部は、ネジ穴と等しいネジピッチで形成され、軸部の基端部側は、ネジ穴よりも狭いネジピッチで形成されている構成とすることもできる。
【００１４】
緩止め部として、キャップとファスナ部材を貫通するピンを備える構成とすることもできる。
【００１５】
ファスナ部材とキャップとの間隙には絶縁性のシーラント剤を充填するのが好ましい。
この場合、ネジ部またはネジ穴に、軸部の軸線方向に沿ったシーラント排出溝を形成することもできる。これにより、ファスナ部材をキャップのネジ穴にねじ込んだときに、ネジ穴に充填されたシーラント剤の余剰分をネジ穴からシーラント排出溝を通して押し出すことができる。
さらに、キャップの開口端側において、キャップの径方向におけるシーラント剤の厚さが、予め定められた以上の寸法とするのが好ましい。これにより、キャップが脱落した際にも、シーラント剤のみによって耐雷性能を確保することができる。
なお、このような耐雷ファスナは、翼に限らず、航空機の機体においても適用可能である。
【００１６】
キャップの頭部は、キャップをファスナ部材にねじ込むための工具を掛けることのできる形状としても良いし、キャップを作業者が手で回すのであれば、キャップの外周面に、滑り止め加工を施すのが好ましい。
また、キャップに、キャップを作業者が手で回すための摘まみ部を突出形成しても良い。このとき、摘まみ部は、キャップに対して連結部を介して連結され、連結部は、摘まみ部をつまんでキャップをファスナ部材の先端部にねじ込んでいき、その締付けトルクが予め定めたレベルに到達したときにねじ切れるようにすれば、キャップの締付けトルクを容易に管理できる。
【００１７】
ファスナ部材の外周面に、外周側に向けて突出する段部またはつば部を形成することで、キャップが脱落した際にも、ファスナ部材の外表面からシーラント剤が脱落するのを防止できる。
【００１８】
キャップとシーラント剤との接着強度を、シーラント剤とファスナ部材との接着強度よりも小さく設定することもできる。これによっても、キャップに衝撃等が加わった際に、キャップのみが脱落し、シーラント剤がそのままファスナ部材の先端部に残るようにすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、緩止め部により、キャップがファスナ部材から緩むのを防止することで、耐雷性能を確実に維持したうえで、作業性を向上させて製造コストを抑えるとともに、作業者によらず安定した品質で、第一の部材と第二の部材とを締結するファスナ部材の先端にキャップを取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態における耐雷ファスナを示す断面図である。
【図２】キャップの斜視図である。
【図３】キャップの断面図である。
【図４】キャップの外周面にスリット加工を施した例を示す図である。
【図５】キャップの頭部に突起を設けた例を示す図である。
【図６】キャップの頭部に摘まみ部を設けた例を示す図である。
【図７】キャップの他の例を示す図であり、穴をテーパ状とした断面図である。
【図８】キャップのさらに他の例を示す図であり、穴のネジ溝のピッチを異ならせた場合の断面図である。
【図９】キャップのさらに他の例を示す図であり、キャップとファスナ部材とに、ピンを径方向に貫通させた場合の断面図である。
【図１０】キャップのさらに他の例を示す図であり、キャップとファスナ部材とに、ピンを軸方向に貫通させた場合の断面図である。
【図１１】キャップの他の例を示す断面図である。
【図１２】本実施の形態における耐雷ファスナの他の例を示す断面図である。
【図１３】従来の耐雷ファスナの例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における耐雷ファスナ、キャップ、耐雷ファスナの取り付け方法を適用した航空機の機体を構成する翼の一部の断面図である。
この図１に示すように、翼２０は、その外殻が、例えば炭素繊維と樹脂との複合材料であるＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）や、アルミ合金等の金属材料からなる翼パネル（第一の部材）２１になって形成されている。翼２０の内部に設けられる、補強のための構造材や燃料タンク、各種の機器が、アルミ合金等の金属材料により形成されたステー等の部材（第二の部材）２２を介して翼パネル２１に固定されている。そして、ステー等の部材２２は、ファスナ部材２４によって翼パネル２１に取り付けられている。
【００２２】
ファスナ部材２４は、ピン状のファスナ本体２５と、翼２０の内部側でファスナ本体２５に装着されるカラー２６と、ワッシャ２８と、から構成される。
ファスナ本体２５およびカラー２６は、強度の面から一般に金属材料により形成される。ピン状をなしたファスナ本体２５は、先端部にネジ溝（ネジ部）２５ａが形成され、後端部は先端部側より拡径したテーパ状の拡径部２５ｂとされている。このファスナ本体２５は、翼パネル２１および部材２２を貫通して形成された孔２１ａ、２２ａに翼２０の外側から挿入され、後端部の拡径部２５ｂを孔２１ａのテーパ面に突き当てた状態で、先端部を翼２０の内方に突出させる。
カラー２６は、筒状で、その内周面にはファスナ本体２５のネジ溝２５ａに噛み合うネジ溝２６ａが形成されている。このカラー２６は、翼２０の内方に突出したファスナ本体２５のネジ溝２５ａにねじ込まれる。これによって、翼パネル２１と部材２２とは、ファスナ本体２５の拡径部２５ｂとカラー２６とによって挟み込まれ、部材２２が翼パネル２１に固定されている。
なお、この状態で、ファスナ本体２５の先端部２５ｃは、カラー２６よりも翼２０の内周側に突出し、さらに、ネジ溝２５ａの一定長をカラー２６から翼２０の内周側に露出させている。
【００２３】
上記ファスナ本体２５の後端部は、そのままでは翼２０の表面に露出することになるため、翼２０が複合材からなる場合、翼２０の表面全体がＣｕ（銅）を含んだ塗料からなる塗膜２７によってファスナ本体２５の後端部が覆われ、これによって落雷時に電流がファスナ部材２４に集中するのを防いでいる。
また、ファスナ本体２５への雷の直撃を防ぐために、ファスナ本体２５は、その表面を樹脂等の絶縁材料でコーティングするのが好ましい。
【００２４】
ワッシャ２８は、所定の厚さを有した環状で、例えばポリイミド等の絶縁材料により形成されている。ワッシャ２８を絶縁材料で形成することで、部材２２とワッシャ２８との界面においてアーク放電が生じるのを防止する。
【００２５】
さて、翼２０の内部空間側において、ファスナ部材２４には、キャップ３０が装着され、キャップ３０の内部に、絶縁性を有したシーラント剤３４が充填されている。
図２、図３に示すように、キャップ３０は、断面円形で、一端部３０ａ側のみが開口し、他端部３０ｂ側に向けてその内径および外径が漸次縮小する形状とされている。このキャップは、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、ポリイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂）、ナイロン樹脂等の絶縁性を有した樹脂により形成するのが好ましい。
【００２６】
キャップ３０の他端部３０ｂ側の内周面（以下、これを底面３１と称する）には、断面円形の有底状の穴（ネジ穴）３２が形成されており、この穴３２の内周面には、ファスナ本体２５のネジ溝２５ａに噛み合うネジ溝３２ａが形成されている。このキャップ３０は、一端部３０ａの端面を部材２２に押し当てた状態で、穴３２にファスナ本体２５の先端部２５ｃが挿入されるようになっている。このとき、ファスナ本体２５のネジ溝２５ａにキャップ３０のネジ溝３２ａが噛み合うことで、キャップ３０がファスナ部材２４に対し、容易かつ確実に位置決め固定できるようになっている。
【００２７】
このようなキャップ３０は、キャップ３０をファスナ部材２４に装着したときに、ワッシャ２８、ファスナ本体２５およびカラー２６との間に、予め定められた間隙が形成されるよう、内周面３６の内径が設定されている。特に、キャップ３０の開口側である一端部３０ａにおいては、キャップ３０の内周面とワッシャ２８およびファスナ本体２５との間に、所定寸法ｔ以上の間隙を確保できるよう、キャップ３０が形成されている。
【００２８】
また、キャップ３０の内周面３６は、一端部３０ａ側が、その内径が一定とされたストレート部３６ａとされ、さらに、ストレート部３６ａから穴３２に向けて、その内径が漸次縮小するテーパ部３６ｂが形成されている。
そして、ストレート部３６ａとテーパ部３６ｂが隣接する部分の角部３６ｃ、テーパ部３６ｂと穴３２とが隣接する部分の角部３６ｄは、所定の曲率半径を有したＲ形状とされている。
このようにして、キャップ３０の内周面３６は、ストレート部３６ａから角部３６ｃ、テーパ部３６ｂ、角部３６ｄへと、スムーズに連続する面とされている。これにより、キャップ３０内にシーラント剤３４を充填する際に、シーラント剤３４に空気を巻き込んだり、内周面３６（特に角部３６ｃ、３６ｄ等）においてシーラント剤３４に空隙ができたりするのを防ぐようになっている。
【００２９】
キャップ３０をファスナ部材２４に装着した状態では、キャップ３０の内部に、絶縁性を有したシーラント剤３４が充填される。このシーラント剤３４が、キャップ３０の内周面とファスナ本体２５およびカラー２６との間に介在することで、キャップ３０とファスナ部材２４との間の絶縁性がさらに高まる。そして、キャップ３０の開口側である一端部３０ａにおいては、キャップ３０の内周面とワッシャ２８およびファスナ本体２５との間のシーラント剤３４が、所定寸法ｔ以上の厚さを有しているので、キャップ３０の内周面とワッシャ２８およびファスナ本体２５との界面における絶縁性能が確保される。
【００３０】
翼パネル２１および部材２２を締結するファスナ部材２４に、キャップ３０を装着するときには、キャップ３０の内部に、未硬化のシーラント剤３４を充填しておく。そして、翼２０の内部空間において、内方に向けて突出した各ファスナ部材２４のファスナ本体２５に、キャップ３０を押し付ける。
このとき、キャップ３０内に充填されたシーラント剤３４が、キャップ３０の一端部３０ａの開口部から溢れ出てくる。キャップ３０内の全域にシーラント剤３４が均等に行き渡るよう、シーラント剤３４がキャップ３０の全周から溢れ出るのが好ましい。このため、キャップ３０の一端部３０ａの表面３７は平滑面であるのが好ましく、また、一端部３０ａの内周縁部３８は、バリやカエリ等が生じないように形成するのが好ましい。
ファスナ本体２５に、キャップ３０を押し付けていくと、キャップ３０の内部には穴３２が形成されているので、ファスナ部材２４をキャップ３０の中心に確実かつ容易に位置決めできる。これにより、キャップ３０とファスナ部材２４とがずれて、キャップ３０とファスナ部材２４との間の間隙が場所によって狭くなることもなく、ファスナ部材２４がキャップ３０に直接接触してしまうことも防止できる。
【００３１】
キャップ３０のファスナ部材２４への位置決めを容易に行うため、穴３２の周縁部を、その内径が穴３２の奥側に向けて漸次縮小するテーパ面とすることも有効である。
【００３２】
キャップ３０の穴３２をファスナ本体２５に押し付けた後は、キャップ３０を回転させてファスナ本体２５にねじ込んでいく。
このとき、穴３２内にシーラント剤３４が充填されていると、穴３２にファスナ本体２５の先端部２５ｃが挿入される。さらにキャップ３０のねじ込みにともなってファスナ本体２５が穴３２内に侵入してくると、穴３２内のシーラント剤３４の行き場がなく、シーラント剤３４の圧力が高まってファスナ本体２５の先端部を穴３２の所定の深さまで挿入できないこともある。
そこで、キャップ３０の穴３２の内周面には、少なくとも一箇所、穴３２の中心軸方向に沿って延びるシーラント排出溝３３を形成するのが好ましい。図２、図３の例では、２本のシーラント排出溝３３が穴３２に形成されている。もちろん、シーラント排出溝３３を３本以上形成することも可能である。
このように、穴３２にシーラント排出溝３３を形成しておくことで、穴３２にファスナ本体２５の先端部が挿入されてくると、これに伴い、穴３２内の余剰のシーラント剤は、シーラント排出溝３３を通して穴３２から押し出されるようになっている。これにより、穴３２内のシーラント剤３４に空隙が残存するのを防ぐとともに、穴３２へのファスナ本体２５の挿入、つまりファスナ部材２４へのキャップ３０の取り付けを容易に行うことができる。
【００３３】
また、図２（ｂ）、図３に示すように、ファスナ本体２５にねじ込んだキャップ３０が緩むことも考えられる。そこで、穴３２の内周面に、緩止め部６０として、少なくとも一箇所、穴３２の中心軸方向に延びるセルフロック部材６１が設けられている。このセルフロック部材６１は、キャップ３０よりも柔らかい材料、例えばナイロン系樹脂からなる。また、セルフロック部材６１は、キャップ３０と同材料で形成することもできる。キャップ３０の穴３２の内周面に、穴３２の中心軸方向に延びる溝６２が形成され、セルフロック部材６１は、この溝６２に嵌め込まれている。ここで、溝６２は、キャップ３０の中心側に行くに従いその幅が漸次縮小する形状とされ、セルフロック部材６１もこの溝６２に対応した断面形状を有している。これにより、セルフロック部材６１は、溝６２に嵌め込まれた状態で、穴３２の内側に脱落しないようになっている。また、セルフロック部材６１は、溝６２に嵌め込まれた状態で、その先端面６１ａが、穴３２に形成されたネジ溝３２ａよりも穴３２の内周側に突出するよう形成されている。
【００３４】
キャップ３０の穴３２の内周面にこのようなセルフロック部材６１を設けておくと、穴３２にファスナ本体２５がねじ込まれると、ネジ溝３２ａから穴３２の内周側に先端面６１ａを突出させたセルフロック部材６１に、ファスナ本体２５のネジ溝２５ａが食い込む。これによって、ファスナ本体２５とセルフロック部材６１との摩擦が増大し、キャップ３０の緩みが防止される。また、セルフロック部材６１に、ファスナ本体２５のネジ溝２５ａが食い込むことでセルフロック部材６１が削り取られ、削り取られたセルフロック部材６１の破片がファスナ本体２５のネジ溝２５ａと穴３２のネジ溝３２ａとの間に挟み込まれることでも、ファスナ本体２５とキャップ３０との摩擦が増大し、キャップ３０の緩みが防止される。
【００３５】
そして、キャップ３０の一端部３０ａの端面が部材２２に押し当てられるまでキャップ３０をねじ込んだら、キャップ３０のねじ込みを完了する。するとこの状態で、ファスナ本体２５に形成されたネジ溝２５ａとキャップ３０の穴３２のネジ溝３２ａとが噛み合い、さらにセルフロック部材６１とファスナ本体２５のネジ溝２５ａとが噛み合い、これによって、キャップ３０が緩むのを防いでファスナ部材２４に確実に固定保持される。
また、充填したシーラント剤３４が硬化すれば、このシーラント剤３４も、キャップ３０のファスナ部材２４への固定効果を発揮する。
このようにしてキャップ３０が装着されたファスナ部材２４が耐雷ファスナである。
【００３６】
ここで、キャップ３０の外周面に何かがぶつかった場合の衝撃等によって、キャップ３０が脱落してしまう可能性がある。このような場合においても、キャップ３０とともに、硬化したシーラント剤３４が脱落することなく、シーラント剤３４がファスナ本体２５の頭部を覆った状態を維持するようにするのが好ましい。
この目的のため、キャップ３０とシーラント剤３４との接着力が、シーラント剤３４とファスナ部材２４との接着力より弱くなるよう、シーラント剤３４の材料を選定するのが好ましい。このようにキャップ３０とシーラント剤３４との接着力が、シーラント剤３４とファスナ部材２４との接着力より弱ければ、キャップ３０に衝撃等が加わった場合にも、キャップ３０がシーラント剤３４から剥離してキャップ３０のみが脱落し、ファスナ部材２４はシーラント剤３４によって覆われた状態を維持するので、耐雷性能を維持できる。
【００３７】
また、ファスナ部材２４からのシーラント剤３４の剥離を防ぐため、例えば、カラー２６の外周面に、外周側に向けて張り出す段部２６ｃや、つば部２６ｄ等を形成するようにしてもよい。
【００３８】
ところで、キャップ３０は、作業者が工具を用いてねじ込んでもよいし、手でねじ込んでもよい。
例えば、キャップ３０を作業者が工具でねじ込む場合、図２、図３に示すように、キャップ３０の他端部３０ｂの頭部３０ｃを、工具形状に対応した六角形状、六角穴形状等とすることができる。
また、キャップ３０を作業者が手でねじ込む場合、図４に示すように、キャップ３０の外周面３０ｄに、スリット加工、あるいはローレット加工、ダイヤカット加工等を施し、滑り止めとすることができる。もちろん、図４の例では、キャップ３０の外周面３０ｄ全体にスリット加工が施されているが、その一部のみに施すようにしても良い。さらに、図５に示すように、キャップ３０の他端部３０ｂに、周方向に間隔を隔てて複数個所（２箇所以上）の突起３５を形成しても良い。突起３５の数や形状等は何ら問うものではない。
【００３９】
加えて、図６に示すように、キャップ３０の頭部３０ｅに対し、所定の外径を有したロッド部３０ｆを介し、適宜形状の摘まみ部３０ｇを形成することもできる。このような構成においては、作業者は、摘まみ部３０ｇを回すことでキャップ３０をファスナ部材２４に取り付ける。このとき、ロッド部３０ｆの一部３０ｈを細くする等して、キャップ３０の予め規定された締付けトルクに到達したときにロッド部３０ｆの一部３０ｈがねじ切れるような強度に設定しておくことで、作業者は、キャップ３０を規定トルクで確実に締め付けて取り付けることができる。
【００４０】
上述したようにして、キャップ３０に穴３２を形成し、この穴３２にネジ溝３２ａを形成しておくことで、ファスナ部材２４にキャップ３０を確実かつ容易に位置決めして取り付けることができ、取付後においてもキャップ３０の脱落を確実に防止できる。
そして、緩止め部６０により、キャップ３０がファスナ部材２４から緩むのを防止することで、耐雷性能を確実に維持できる。
また、キャップ３０をファスナ部材２４にねじ込んでしまえば、シーラント剤３４の硬化を待つ必要はなく、キャップ３０の取り付けを迅速に行うことができる。
これにより、絶縁性を確実に確保したうえで、作業性を向上させて製造コストを抑えるとともに、作業者によらず安定した品質で取り付けることができる。
また、キャップ３０は、樹脂で形成することで、量産が容易となり、製造コストを抑えるとともに、量産により肉厚を管理しやすく、キャップ３０の軽量化を図ることもできる。
【００４１】
ところで、上記したようなキャップ３０は、切削加工により形成することもできるが、量産性を考慮すると射出成形で形成するのが好ましい。射出成形の場合、穴３２のネジ溝３２ａを形成するのが困難（形成した後に、キャップ３０を回転させて外す必要がある）であるため、ネジ溝３２ａは、穴３２にヘリサートをねじ込むことで取り付けても良い。
【００４２】
なお、上記実施形態では、緩止め部６０として、例えば、図７に示すように、キャップ３０の穴３２の内周面を、穴３２の開口端側から底面３２ｂにいくに従いその径を漸次縮小するテーパ面６３としてもよい。これにより、ファスナ本体２５を穴３２にねじ込むに従い、ファスナ本体２５と穴３２との嵌めあいがきつくなり、摩擦も増大してキャップ３０の緩みが防止される。
【００４３】
また、図８に示すように、キャップ３０の穴３２の内周面に形成するネジ溝３２ａを、穴３２の開口端側は、そのネジピッチＰ１が、ファスナ本体２５のネジ溝２５ａのネジピッチと等しくなるよう形成され、底面３２ｂ側のネジピッチＰ２がファスナ本体２５のネジ溝２５ａのネジピッチよりも小さくなるよう形成することもできる（Ｐ１＞Ｐ２）。
このようにすると、ファスナ本体２５を穴３２にねじ込んでいき、ネジ溝２５ａが、ネジ溝３２ａのネジピッチがＰ１からＰ２に変わる部分に到達すると、その嵌め合いがきつくなる。
これにより、ファスナ本体２５とキャップ３０の摩擦を増大させてキャップ３０の緩みを防止することができる。
【００４４】
逆に、ファスナ本体２５のネジ溝２５ａのネジピッチを、先端部のピッチはキャップ３０のネジ溝３２ａのピッチと等しくし、基端部側のピッチを、ネジ溝３２ａのピッチよりも小さくなるよう形成することもできる。
この場合も、ファスナ本体２５を穴３２にねじ込んでいき、ネジ溝３２ａが、ネジ溝２５ａのネジピッチがからに変わる部分に到達すると、その嵌め合いがきつくなる。これにより、ファスナ本体２５とキャップ３０の摩擦を増大させてキャップ３０の緩みを防止することができる。
【００４５】
これ以外にも、図９、図１０に示すように、キャップ３０をファスナ本体２５の先端部にねじ込んだ後、キャップ３０およびファスナ本体２５を、その径方向に貫通するピン６５や、その軸方向に貫通するピン６６により固定することも考えられる。
これによってもキャップ３０の緩みを防止できる。
【００４６】
なお、上記実施形態においては、穴３２にシーラント排出溝３３を形成することで、穴３２の内部に充填したシーラント剤３４の余剰分を押し出すようにしたが、これに限るものではなく、例えば、図１１に示すように、キャップ３０の頭部３０ｃに貫通孔４０を形成し、この貫通孔４０から余剰分のシーラント剤３４をキャップ３０の外部に押し出すようにすることもできる。
【００４７】
また、上記実施形態においては、ファスナ部材２４のファスナ本体２５の先端部に形成されたネジ溝２５ａにキャップ３０をねじ込むようにしたが、ファスナ部材２４において翼２０の内方に突出した部分にキャップ３０がねじ込まれるのであれば、他の異なる構成とすることが可能である。
例えば、図１２に示すように、翼２０の内部側でファスナ本体２５に装着されるカラー２６の外周面にネジ溝２６ｂを形成し、このネジ溝２６ｂに、キャップ３０の内周面に形成されたネジ溝３２ｃをねじ込むようにしても良い。
さらには、ファスナ部材２４のファスナ本体２５の先端部に形成されたネジ溝２５ａにキャップ３０をねじ込む構成に限らず、キャップ３０をファスナ本体２５の先端部に嵌め合う構成とすることも可能である。その場合、例えば、ファスナ本体２５の先端部の外周面に、周方向に連続する溝または凸条を形成し、キャップ３０の穴３２に、ファスナ本体２５の溝に係合する凸状や突起、またはファスナ本体２５の凸状に係合する溝を形成し、キャップ３０をファスナ本体２５に嵌め合わせる構成とすることも可能である。
【００４８】
また、上記実施形態では、翼パネル２１と部材２２とをファスナ部材２４により締結する構成としたが、接合すべき二つの部材が、機体の外部に露出している場合、ファスナ部材２４のファスナ本体２５を、二つの部材の両面側に突出させ、その両面側にキャップ３０を設けることも可能である。この場合、ファスナ本体２５の先端部２５ｃとは反対側の基端部２５ｄに、部材の表面から突出するピン部を設け、そのピン部にキャップ３０を設けることもできる。その場合も、ピン部の先端部に形成されたネジ溝とキャップ３０の穴３２のネジ溝３２ａに、図１〜図１２に示した構成を適宜選択して適用することで、キャップ３０が緩むのを防止することができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
２０…翼、２１…翼パネル（第一の部材）、２１ａ…孔、２２…部材（第二の部材）、２４…ファスナ部材、２５…ファスナ本体、２５ａ…ネジ溝（ネジ部）、２５ｂ…拡径部、２５ｃ…先端部、２６…カラー、２６ａ…ネジ溝、３０…キャップ、３０ａ…一端部、３０ｂ…他端部、３０ｃ…頭部、３０ｄ…外周面、３０ｅ…頭部、３０ｆ…ロッド部、３０ｇ…摘まみ部、３１…底面、３２…穴（ネジ穴）、３２ａ…ネジ溝、３３…シーラント排出溝、３４…シーラント剤、３５…突起、４０…貫通孔、６０…緩止め部、６１…セルフロック部材、６２…溝、６３…テーパ面、６５、６６…ピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の機体、特に翼に用いられる耐雷ファスナ、キャップ、耐雷ファスナの取り付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の機体を構成する翼や車輪を備えた脚等、各種部材においては、翼や脚の表面を形成する表面パネルや、各種機器等の構造材への取付に、ファスナ部材（留め具）を用いている。
ファスナ部材は、ピン状のファスナ本体を、互いに固定すべき二つの部材の双方に形成された貫通孔に挿入し、その先端部を固定金具で固定することで、二つの部材を締結する。
【０００３】
ところで、航空機においては、落雷対策を万全に期す必要がある。このため、ファスナ部材への雷の直撃を避ける必要がある。また、ファスナ部材で締結された二つの部材が異なる材料で形成されている場合、落雷時に、二つの部材間の電位差により、二つの部材の界面に沿った方向にアーク放電（スパーク）が発生する。そこで、この被雷時におけるアーク放電の発生を確実に抑える必要がある。
【０００４】
そこで、従来、図１３に示すように、翼１の内部側において、翼面パネルに相当する第一の部材２および翼の内部に取り付けられる第二の部材３を貫通するファスナ部材４のファスナ本体４ａおよび固定金具４ｂから離間した状態にキャップ６が取り付けられ、ファスナ本体４ａおよび固定金具４ｂとの間に空気で満たされた空隙７を形成する構造が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−７３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、キャップ６をファスナ部材４に対して位置決めできる構造とはなっておらず、キャップ６の取付位置は作業者に依存する。このため、キャップ６の中心とファスナ部材４の中心とが大きくずれる可能性もある。空隙７においてファスナ部材４とキャップ６との間隙が小さい場所が生じると、キャップ６の機能（絶縁性）が低下する。最悪の場合、キャップ６がファスナ部材４に接触してしまった状態で取り付けられれば、キャップ６の機能そのものが大きく損なわれることもある。
また、キャップ６は、図１３（ａ）に示すように、接着剤９で第二の部材３に取り付けられたり、図１３（ｂ）に示すようにゴム（絶縁材料）１０で外周をカバーしているため、取付現場において、接着作業、ゴム１０の塗布作業が必要であり、作業の手間がかかる。航空機の翼１の内部は、言うまでもなく空間が狭く、奥まった位置において上記したような作業を行うのは作業性が非常に悪い。しかも、このようなファスナ部材４は、翼１の全体に数千〜数万箇所設けられるため、作業性の悪化はコスト上昇に直結する。
さらに、上記したような作業は、いわゆる手作業であり、作業者によって、施工品質にばらつきが出やすく、これは信頼性にも影響する。
【０００７】
また、装着したキャップが脱落してしまうと耐雷性能が損なわれてしまうため、キャップの脱落を確実に防止できることが望まれている。
【０００８】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、耐雷性能を確実に確保したうえで、作業性および品質安定性を向上し、ひいては翼の製造コストを低減することのできる耐雷ファスナ、キャップ、耐雷ファスナの取り付け方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的のもとになされた本発明の耐雷ファスナは、航空機の機体を構成する第一の部材に第二の部材を締結するため、第一の部材および第二の部材を貫通するとともに、第一の部材および第二の部材側の少なくとも一方に突出する軸部を有するファスナ部材と、ファスナ部材の軸部を覆うように取り付けられる絶縁性材料からなるキャップと、を備える。そして、軸部の外周面にネジ部が形成され、キャップは、その内周面の中心部に、軸部のネジ部に螺合するネジ穴が形成され、ネジ穴にネジ部が螺合した状態で、ネジ穴以外の部分においてファスナ部材の軸部との間に間隙を隔てた状態で取り付けられ、キャップがファスナ部材から緩むのを防止する緩止め部が形成されていることを特徴とする。
このように、キャップに形成されたネジ穴にファスナ部材をねじ込んで螺合させることで、キャップをファスナ部材に対して容易かつ確実に中心に位置決めして取り付けることができる。そして、緩止め部により、キャップがファスナ部材から緩むのを防止することで、耐雷性能を確実に維持できる。
【００１０】
緩止め部として、ネジ穴に、軸部の軸線方向に沿って延び、軸部を形成する材料よりも柔らかい材料またはキャップを形成する材料と同材質で形成されたセルフロック部材を設けることができる。ここで、ネジ穴に、軸部の軸線方向に沿って延びる溝を形成し、溝にセルフロック部材を嵌め込む構成とすることができる。
【００１１】
また、緩止め部として、ネジ穴のネジ溝が、ネジ穴への軸部の挿入方向手前側はネジ部と等しいネジピッチで形成され、挿入方向奥側は、ネジ部よりも狭いネジピッチで形成された構成とすることもできる。
【００１２】
緩止め部として、ネジ穴は、ネジ穴への軸部の挿入方向手前側から挿入方向奥側に向けて、その内径が漸次縮小する構成とすることもできる。
【００１３】
緩止め部として、軸部のネジ部のネジ溝が、当該軸部の先端部は、ネジ穴と等しいネジピッチで形成され、軸部の基端部側は、ネジ穴よりも狭いネジピッチで形成されている構成とすることもできる。
【００１４】
緩止め部として、キャップとファスナ部材を貫通するピンを備える構成とすることもできる。
【００１５】
ファスナ部材とキャップとの間隙には絶縁性のシーラント剤を充填するのが好ましい。
この場合、ネジ部またはネジ穴に、軸部の軸線方向に沿ったシーラント排出溝を形成することもできる。これにより、ファスナ部材をキャップのネジ穴にねじ込んだときに、ネジ穴に充填されたシーラント剤の余剰分をネジ穴からシーラント排出溝を通して押し出すことができる。
さらに、キャップの開口端側において、キャップの径方向におけるシーラント剤の厚さが、予め定められた以上の寸法とするのが好ましい。これにより、キャップが脱落した際にも、シーラント剤のみによって耐雷性能を確保することができる。
なお、このような耐雷ファスナは、翼に限らず、航空機の機体においても適用可能である。
【００１６】
キャップの頭部は、キャップをファスナ部材にねじ込むための工具を掛けることのできる形状としても良いし、キャップを作業者が手で回すのであれば、キャップの外周面に、滑り止め加工を施すのが好ましい。
また、キャップに、キャップを作業者が手で回すための摘まみ部を突出形成しても良い。このとき、摘まみ部は、キャップに対して連結部を介して連結され、連結部は、摘まみ部をつまんでキャップをファスナ部材の先端部にねじ込んでいき、その締付けトルクが予め定めたレベルに到達したときにねじ切れるようにすれば、キャップの締付けトルクを容易に管理できる。
【００１７】
ファスナ部材の外周面に、外周側に向けて突出する段部またはつば部を形成することで、キャップが脱落した際にも、ファスナ部材の外表面からシーラント剤が脱落するのを防止できる。
【００１８】
キャップとシーラント剤との接着強度を、シーラント剤とファスナ部材との接着強度よりも小さく設定することもできる。これによっても、キャップに衝撃等が加わった際に、キャップのみが脱落し、シーラント剤がそのままファスナ部材の先端部に残るようにすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、緩止め部により、キャップがファスナ部材から緩むのを防止することで、耐雷性能を確実に維持したうえで、作業性を向上させて製造コストを抑えるとともに、作業者によらず安定した品質で、第一の部材と第二の部材とを締結するファスナ部材の先端にキャップを取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態における耐雷ファスナを示す断面図である。
【図２】キャップの斜視図である。
【図３】キャップの断面図である。
【図４】キャップの外周面にスリット加工を施した例を示す図である。
【図５】キャップの頭部に突起を設けた例を示す図である。
【図６】キャップの頭部に摘まみ部を設けた例を示す図である。
【図７】キャップの他の例を示す図であり、穴をテーパ状とした断面図である。
【図８】キャップのさらに他の例を示す図であり、穴のネジ溝のピッチを異ならせた場合の断面図である。
【図９】キャップのさらに他の例を示す図であり、キャップとファスナ部材とに、ピンを径方向に貫通させた場合の断面図である。
【図１０】キャップのさらに他の例を示す図であり、キャップとファスナ部材とに、ピンを軸方向に貫通させた場合の断面図である。
【図１１】キャップの他の例を示す断面図である。
【図１２】本実施の形態における耐雷ファスナの他の例を示す断面図である。
【図１３】従来の耐雷ファスナの例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における耐雷ファスナ、キャップ、耐雷ファスナの取り付け方法を適用した航空機の機体を構成する翼の一部の断面図である。
この図１に示すように、翼２０は、その外殻が、例えば炭素繊維と樹脂との複合材料であるＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）や、アルミ合金等の金属材料からなる翼パネル（第一の部材）２１になって形成されている。翼２０の内部に設けられる、補強のための構造材や燃料タンク、各種の機器が、アルミ合金等の金属材料により形成されたステー等の部材（第二の部材）２２を介して翼パネル２１に固定されている。そして、ステー等の部材２２は、ファスナ部材２４によって翼パネル２１に取り付けられている。
【００２２】
ファスナ部材２４は、ピン状のファスナ本体２５と、翼２０の内部側でファスナ本体２５に装着されるカラー２６と、ワッシャ２８と、から構成される。
ファスナ本体２５およびカラー２６は、強度の面から一般に金属材料により形成される。ピン状をなしたファスナ本体２５は、先端部にネジ溝（ネジ部）２５ａが形成され、後端部は先端部側より拡径したテーパ状の拡径部２５ｂとされている。このファスナ本体２５は、翼パネル２１および部材２２を貫通して形成された孔２１ａ、２２ａに翼２０の外側から挿入され、後端部の拡径部２５ｂを孔２１ａのテーパ面に突き当てた状態で、先端部を翼２０の内方に突出させる。
カラー２６は、筒状で、その内周面にはファスナ本体２５のネジ溝２５ａに噛み合うネジ溝２６ａが形成されている。このカラー２６は、翼２０の内方に突出したファスナ本体２５のネジ溝２５ａにねじ込まれる。これによって、翼パネル２１と部材２２とは、ファスナ本体２５の拡径部２５ｂとカラー２６とによって挟み込まれ、部材２２が翼パネル２１に固定されている。
なお、この状態で、ファスナ本体２５の先端部２５ｃは、カラー２６よりも翼２０の内周側に突出し、さらに、ネジ溝２５ａの一定長をカラー２６から翼２０の内周側に露出させている。
【００２３】
上記ファスナ本体２５の後端部は、そのままでは翼２０の表面に露出することになるため、翼２０が複合材からなる場合、翼２０の表面全体がＣｕ（銅）を含んだ塗料からなる塗膜２７によってファスナ本体２５の後端部が覆われ、これによって落雷時に電流がファスナ部材２４に集中するのを防いでいる。
また、ファスナ本体２５への雷の直撃を防ぐために、ファスナ本体２５は、その表面を樹脂等の絶縁材料でコーティングするのが好ましい。
【００２４】
ワッシャ２８は、所定の厚さを有した環状で、例えばポリイミド等の絶縁材料により形成されている。ワッシャ２８を絶縁材料で形成することで、部材２２とワッシャ２８との界面においてアーク放電が生じるのを防止する。
【００２５】
さて、翼２０の内部空間側において、ファスナ部材２４には、キャップ３０が装着され、キャップ３０の内部に、絶縁性を有したシーラント剤３４が充填されている。
図２、図３に示すように、キャップ３０は、断面円形で、一端部３０ａ側のみが開口し、他端部３０ｂ側に向けてその内径および外径が漸次縮小する形状とされている。このキャップは、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、ポリイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂）、ナイロン樹脂等の絶縁性を有した樹脂により形成するのが好ましい。
【００２６】
キャップ３０の他端部３０ｂ側の内周面（以下、これを底面３１と称する）には、断面円形の有底状の穴（ネジ穴）３２が形成されており、この穴３２の内周面には、ファスナ本体２５のネジ溝２５ａに噛み合うネジ溝３２ａが形成されている。このキャップ３０は、一端部３０ａの端面を部材２２に押し当てた状態で、穴３２にファスナ本体２５の先端部２５ｃが挿入されるようになっている。このとき、ファスナ本体２５のネジ溝２５ａにキャップ３０のネジ溝３２ａが噛み合うことで、キャップ３０がファスナ部材２４に対し、容易かつ確実に位置決め固定できるようになっている。
【００２７】
このようなキャップ３０は、キャップ３０をファスナ部材２４に装着したときに、ワッシャ２８、ファスナ本体２５およびカラー２６との間に、予め定められた間隙が形成されるよう、内周面３６の内径が設定されている。特に、キャップ３０の開口側である一端部３０ａにおいては、キャップ３０の内周面とワッシャ２８およびファスナ本体２５との間に、所定寸法ｔ以上の間隙を確保できるよう、キャップ３０が形成されている。
【００２８】
また、キャップ３０の内周面３６は、一端部３０ａ側が、その内径が一定とされたストレート部３６ａとされ、さらに、ストレート部３６ａから穴３２に向けて、その内径が漸次縮小するテーパ部３６ｂが形成されている。
そして、ストレート部３６ａとテーパ部３６ｂが隣接する部分の角部３６ｃ、テーパ部３６ｂと穴３２とが隣接する部分の角部３６ｄは、所定の曲率半径を有したＲ形状とされている。
このようにして、キャップ３０の内周面３６は、ストレート部３６ａから角部３６ｃ、テーパ部３６ｂ、角部３６ｄへと、スムーズに連続する面とされている。これにより、キャップ３０内にシーラント剤３４を充填する際に、シーラント剤３４に空気を巻き込んだり、内周面３６（特に角部３６ｃ、３６ｄ等）においてシーラント剤３４に空隙ができたりするのを防ぐようになっている。
【００２９】
キャップ３０をファスナ部材２４に装着した状態では、キャップ３０の内部に、絶縁性を有したシーラント剤３４が充填される。このシーラント剤３４が、キャップ３０の内周面とファスナ本体２５およびカラー２６との間に介在することで、キャップ３０とファスナ部材２４との間の絶縁性がさらに高まる。そして、キャップ３０の開口側である一端部３０ａにおいては、キャップ３０の内周面とワッシャ２８およびファスナ本体２５との間のシーラント剤３４が、所定寸法ｔ以上の厚さを有しているので、キャップ３０の内周面とワッシャ２８およびファスナ本体２５との界面における絶縁性能が確保される。
【００３０】
翼パネル２１および部材２２を締結するファスナ部材２４に、キャップ３０を装着するときには、キャップ３０の内部に、未硬化のシーラント剤３４を充填しておく。そして、翼２０の内部空間において、内方に向けて突出した各ファスナ部材２４のファスナ本体２５に、キャップ３０を押し付ける。
このとき、キャップ３０内に充填されたシーラント剤３４が、キャップ３０の一端部３０ａの開口部から溢れ出てくる。キャップ３０内の全域にシーラント剤３４が均等に行き渡るよう、シーラント剤３４がキャップ３０の全周から溢れ出るのが好ましい。このため、キャップ３０の一端部３０ａの表面３７は平滑面であるのが好ましく、また、一端部３０ａの内周縁部３８は、バリやカエリ等が生じないように形成するのが好ましい。
ファスナ本体２５に、キャップ３０を押し付けていくと、キャップ３０の内部には穴３２が形成されているので、ファスナ部材２４をキャップ３０の中心に確実かつ容易に位置決めできる。これにより、キャップ３０とファスナ部材２４とがずれて、キャップ３０とファスナ部材２４との間の間隙が場所によって狭くなることもなく、ファスナ部材２４がキャップ３０に直接接触してしまうことも防止できる。
【００３１】
キャップ３０のファスナ部材２４への位置決めを容易に行うため、穴３２の周縁部を、その内径が穴３２の奥側に向けて漸次縮小するテーパ面とすることも有効である。
【００３２】
キャップ３０の穴３２をファスナ本体２５に押し付けた後は、キャップ３０を回転させてファスナ本体２５にねじ込んでいく。
このとき、穴３２内にシーラント剤３４が充填されていると、穴３２にファスナ本体２５の先端部２５ｃが挿入される。さらにキャップ３０のねじ込みにともなってファスナ本体２５が穴３２内に侵入してくると、穴３２内のシーラント剤３４の行き場がなく、シーラント剤３４の圧力が高まってファスナ本体２５の先端部を穴３２の所定の深さまで挿入できないこともある。
そこで、キャップ３０の穴３２の内周面には、少なくとも一箇所、穴３２の中心軸方向に沿って延びるシーラント排出溝３３を形成するのが好ましい。図２、図３の例では、２本のシーラント排出溝３３が穴３２に形成されている。もちろん、シーラント排出溝３３を３本以上形成することも可能である。
このように、穴３２にシーラント排出溝３３を形成しておくことで、穴３２にファスナ本体２５の先端部が挿入されてくると、これに伴い、穴３２内の余剰のシーラント剤は、シーラント排出溝３３を通して穴３２から押し出されるようになっている。これにより、穴３２内のシーラント剤３４に空隙が残存するのを防ぐとともに、穴３２へのファスナ本体２５の挿入、つまりファスナ部材２４へのキャップ３０の取り付けを容易に行うことができる。
【００３３】
また、図２（ｂ）、図３に示すように、ファスナ本体２５にねじ込んだキャップ３０が緩むことも考えられる。そこで、穴３２の内周面に、緩止め部６０として、少なくとも一箇所、穴３２の中心軸方向に延びるセルフロック部材６１が設けられている。このセルフロック部材６１は、キャップ３０よりも柔らかい材料、例えばナイロン系樹脂からなる。また、セルフロック部材６１は、キャップ３０と同材料で形成することもできる。キャップ３０の穴３２の内周面に、穴３２の中心軸方向に延びる溝６２が形成され、セルフロック部材６１は、この溝６２に嵌め込まれている。ここで、溝６２は、キャップ３０の中心側に行くに従いその幅が漸次縮小する形状とされ、セルフロック部材６１もこの溝６２に対応した断面形状を有している。これにより、セルフロック部材６１は、溝６２に嵌め込まれた状態で、穴３２の内側に脱落しないようになっている。また、セルフロック部材６１は、溝６２に嵌め込まれた状態で、その先端面６１ａが、穴３２に形成されたネジ溝３２ａよりも穴３２の内周側に突出するよう形成されている。
【００３４】
キャップ３０の穴３２の内周面にこのようなセルフロック部材６１を設けておくと、穴３２にファスナ本体２５がねじ込まれると、ネジ溝３２ａから穴３２の内周側に先端面６１ａを突出させたセルフロック部材６１に、ファスナ本体２５のネジ溝２５ａが食い込む。これによって、ファスナ本体２５とセルフロック部材６１との摩擦が増大し、キャップ３０の緩みが防止される。また、セルフロック部材６１に、ファスナ本体２５のネジ溝２５ａが食い込むことでセルフロック部材６１が削り取られ、削り取られたセルフロック部材６１の破片がファスナ本体２５のネジ溝２５ａと穴３２のネジ溝３２ａとの間に挟み込まれることでも、ファスナ本体２５とキャップ３０との摩擦が増大し、キャップ３０の緩みが防止される。
【００３５】
そして、キャップ３０の一端部３０ａの端面が部材２２に押し当てられるまでキャップ３０をねじ込んだら、キャップ３０のねじ込みを完了する。するとこの状態で、ファスナ本体２５に形成されたネジ溝２５ａとキャップ３０の穴３２のネジ溝３２ａとが噛み合い、さらにセルフロック部材６１とファスナ本体２５のネジ溝２５ａとが噛み合い、これによって、キャップ３０が緩むのを防いでファスナ部材２４に確実に固定保持される。
また、充填したシーラント剤３４が硬化すれば、このシーラント剤３４も、キャップ３０のファスナ部材２４への固定効果を発揮する。
このようにしてキャップ３０が装着されたファスナ部材２４が耐雷ファスナである。
【００３６】
ここで、キャップ３０の外周面に何かがぶつかった場合の衝撃等によって、キャップ３０が脱落してしまう可能性がある。このような場合においても、キャップ３０とともに、硬化したシーラント剤３４が脱落することなく、シーラント剤３４がファスナ本体２５の頭部を覆った状態を維持するようにするのが好ましい。
この目的のため、キャップ３０とシーラント剤３４との接着力が、シーラント剤３４とファスナ部材２４との接着力より弱くなるよう、シーラント剤３４の材料を選定するのが好ましい。このようにキャップ３０とシーラント剤３４との接着力が、シーラント剤３４とファスナ部材２４との接着力より弱ければ、キャップ３０に衝撃等が加わった場合にも、キャップ３０がシーラント剤３４から剥離してキャップ３０のみが脱落し、ファスナ部材２４はシーラント剤３４によって覆われた状態を維持するので、耐雷性能を維持できる。
【００３７】
また、ファスナ部材２４からのシーラント剤３４の剥離を防ぐため、例えば、カラー２６の外周面に、外周側に向けて張り出す段部２６ｃや、つば部２６ｄ等を形成するようにしてもよい。
【００３８】
ところで、キャップ３０は、作業者が工具を用いてねじ込んでもよいし、手でねじ込んでもよい。
例えば、キャップ３０を作業者が工具でねじ込む場合、図２、図３に示すように、キャップ３０の他端部３０ｂの頭部３０ｃを、工具形状に対応した六角形状、六角穴形状等とすることができる。
また、キャップ３０を作業者が手でねじ込む場合、図４に示すように、キャップ３０の外周面３０ｄに、スリット加工、あるいはローレット加工、ダイヤカット加工等を施し、滑り止めとすることができる。もちろん、図４の例では、キャップ３０の外周面３０ｄ全体にスリット加工が施されているが、その一部のみに施すようにしても良い。さらに、図５に示すように、キャップ３０の他端部３０ｂに、周方向に間隔を隔てて複数個所（２箇所以上）の突起３５を形成しても良い。突起３５の数や形状等は何ら問うものではない。
【００３９】
加えて、図６に示すように、キャップ３０の頭部３０ｅに対し、所定の外径を有したロッド部３０ｆを介し、適宜形状の摘まみ部３０ｇを形成することもできる。このような構成においては、作業者は、摘まみ部３０ｇを回すことでキャップ３０をファスナ部材２４に取り付ける。このとき、ロッド部３０ｆの一部３０ｈを細くする等して、キャップ３０の予め規定された締付けトルクに到達したときにロッド部３０ｆの一部３０ｈがねじ切れるような強度に設定しておくことで、作業者は、キャップ３０を規定トルクで確実に締め付けて取り付けることができる。
【００４０】
上述したようにして、キャップ３０に穴３２を形成し、この穴３２にネジ溝３２ａを形成しておくことで、ファスナ部材２４にキャップ３０を確実かつ容易に位置決めして取り付けることができ、取付後においてもキャップ３０の脱落を確実に防止できる。
そして、緩止め部６０により、キャップ３０がファスナ部材２４から緩むのを防止することで、耐雷性能を確実に維持できる。
また、キャップ３０をファスナ部材２４にねじ込んでしまえば、シーラント剤３４の硬化を待つ必要はなく、キャップ３０の取り付けを迅速に行うことができる。
これにより、絶縁性を確実に確保したうえで、作業性を向上させて製造コストを抑えるとともに、作業者によらず安定した品質で取り付けることができる。
また、キャップ３０は、樹脂で形成することで、量産が容易となり、製造コストを抑えるとともに、量産により肉厚を管理しやすく、キャップ３０の軽量化を図ることもできる。
【００４１】
ところで、上記したようなキャップ３０は、切削加工により形成することもできるが、量産性を考慮すると射出成形で形成するのが好ましい。射出成形の場合、穴３２のネジ溝３２ａを形成するのが困難（形成した後に、キャップ３０を回転させて外す必要がある）であるため、ネジ溝３２ａは、穴３２にヘリサートをねじ込むことで取り付けても良い。
【００４２】
なお、上記実施形態では、緩止め部６０として、例えば、図７に示すように、キャップ３０の穴３２の内周面を、穴３２の開口端側から底面３２ｂにいくに従いその径を漸次縮小するテーパ面６３としてもよい。これにより、ファスナ本体２５を穴３２にねじ込むに従い、ファスナ本体２５と穴３２との嵌めあいがきつくなり、摩擦も増大してキャップ３０の緩みが防止される。
【００４３】
また、図８に示すように、キャップ３０の穴３２の内周面に形成するネジ溝３２ａを、穴３２の開口端側は、そのネジピッチＰ１が、ファスナ本体２５のネジ溝２５ａのネジピッチと等しくなるよう形成され、底面３２ｂ側のネジピッチＰ２がファスナ本体２５のネジ溝２５ａのネジピッチよりも小さくなるよう形成することもできる（Ｐ１＞Ｐ２）。
このようにすると、ファスナ本体２５を穴３２にねじ込んでいき、ネジ溝２５ａが、ネジ溝３２ａのネジピッチがＰ１からＰ２に変わる部分に到達すると、その嵌め合いがきつくなる。
これにより、ファスナ本体２５とキャップ３０の摩擦を増大させてキャップ３０の緩みを防止することができる。
【００４４】
逆に、ファスナ本体２５のネジ溝２５ａのネジピッチを、先端部のピッチはキャップ３０のネジ溝３２ａのピッチと等しくし、基端部側のピッチを、ネジ溝３２ａのピッチよりも小さくなるよう形成することもできる。
この場合も、ファスナ本体２５を穴３２にねじ込んでいき、ネジ溝３２ａが、ネジ溝２５ａのネジピッチがからに変わる部分に到達すると、その嵌め合いがきつくなる。これにより、ファスナ本体２５とキャップ３０の摩擦を増大させてキャップ３０の緩みを防止することができる。
【００４５】
これ以外にも、図９、図１０に示すように、キャップ３０をファスナ本体２５の先端部にねじ込んだ後、キャップ３０およびファスナ本体２５を、その径方向に貫通するピン６５や、その軸方向に貫通するピン６６により固定することも考えられる。
これによってもキャップ３０の緩みを防止できる。
【００４６】
なお、上記実施形態においては、穴３２にシーラント排出溝３３を形成することで、穴３２の内部に充填したシーラント剤３４の余剰分を押し出すようにしたが、これに限るものではなく、例えば、図１１に示すように、キャップ３０の頭部３０ｃに貫通孔４０を形成し、この貫通孔４０から余剰分のシーラント剤３４をキャップ３０の外部に押し出すようにすることもできる。
【００４７】
また、上記実施形態においては、ファスナ部材２４のファスナ本体２５の先端部に形成されたネジ溝２５ａにキャップ３０をねじ込むようにしたが、ファスナ部材２４において翼２０の内方に突出した部分にキャップ３０がねじ込まれるのであれば、他の異なる構成とすることが可能である。
例えば、図１２に示すように、翼２０の内部側でファスナ本体２５に装着されるカラー２６の外周面にネジ溝２６ｂを形成し、このネジ溝２６ｂに、キャップ３０の内周面に形成されたネジ溝３２ｃをねじ込むようにしても良い。
さらには、ファスナ部材２４のファスナ本体２５の先端部に形成されたネジ溝２５ａにキャップ３０をねじ込む構成に限らず、キャップ３０をファスナ本体２５の先端部に嵌め合う構成とすることも可能である。その場合、例えば、ファスナ本体２５の先端部の外周面に、周方向に連続する溝または凸条を形成し、キャップ３０の穴３２に、ファスナ本体２５の溝に係合する凸状や突起、またはファスナ本体２５の凸状に係合する溝を形成し、キャップ３０をファスナ本体２５に嵌め合わせる構成とすることも可能である。
【００４８】
また、上記実施形態では、翼パネル２１と部材２２とをファスナ部材２４により締結する構成としたが、接合すべき二つの部材が、機体の外部に露出している場合、ファスナ部材２４のファスナ本体２５を、二つの部材の両面側に突出させ、その両面側にキャップ３０を設けることも可能である。この場合、ファスナ本体２５の先端部２５ｃとは反対側の基端部２５ｄに、部材の表面から突出するピン部を設け、そのピン部にキャップ３０を設けることもできる。その場合も、ピン部の先端部に形成されたネジ溝とキャップ３０の穴３２のネジ溝３２ａに、図１〜図１２に示した構成を適宜選択して適用することで、キャップ３０が緩むのを防止することができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
２０…翼、２１…翼パネル（第一の部材）、２１ａ…孔、２２…部材（第二の部材）、２４…ファスナ部材、２５…ファスナ本体、２５ａ…ネジ溝（ネジ部）、２５ｂ…拡径部、２５ｃ…先端部、２６…カラー、２６ａ…ネジ溝、３０…キャップ、３０ａ…一端部、３０ｂ…他端部、３０ｃ…頭部、３０ｄ…外周面、３０ｅ…頭部、３０ｆ…ロッド部、３０ｇ…摘まみ部、３１…底面、３２…穴（ネジ穴）、３２ａ…ネジ溝、３３…シーラント排出溝、３４…シーラント剤、３５…突起、４０…貫通孔、６０…緩止め部、６１…セルフロック部材、６２…溝、６３…テーパ面、６５、６６…ピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の機体を構成する第一の部材に第二の部材を締結するため、前記第一の部材および前記第二の部材を貫通するとともに、前記第一の部材および前記第二の部材側の少なくとも一方に突出する軸部を有するファスナ部材と、
前記ファスナ部材の前記軸部を覆うように取り付けられる絶縁性材料からなるキャップと、を備え、
前記軸部の外周面にネジ部が形成され、
前記キャップは、その内周面の中心部に、前記軸部の前記ネジ部に螺合するネジ穴が形成され、前記ネジ穴に前記ネジ部が螺合した状態で、前記ネジ穴以外の部分において前記ファスナ部材の前記軸部との間に間隙を隔てた状態で取り付けられ、
前記キャップが前記ファスナ部材から緩むのを防止する緩止め部が形成されていることを特徴とする耐雷ファスナ。
【請求項２】
前記緩止め部として、前記ネジ穴に、前記軸部の軸線方向に沿って延び、前記軸部を形成する材料よりも柔らかい材料または前記キャップを形成する材料と同材質で形成されたセルフロック部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の耐雷ファスナ。
【請求項３】
前記ネジ穴に、前記軸部の軸線方向に沿って延びる溝が形成され、前記溝に前記セルフロック部材が嵌め込まれていることを特徴とする請求項２に記載の耐雷ファスナ。
【請求項４】
前記緩止め部として、前記ネジ穴のネジ溝が、前記ネジ穴への前記軸部の挿入方向手前側は前記ネジ部と等しいネジピッチで形成され、挿入方向奥側は、前記ネジ部よりも狭いネジピッチで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の耐雷ファスナ。
【請求項５】
前記緩止め部として、前記ネジ穴は、前記ネジ穴への前記軸部の挿入方向手前側から挿入方向奥側に向けて、その内径が漸次縮小することを特徴とする請求項１に記載の耐雷ファスナ。
【請求項６】
前記緩止め部として、前記軸部の前記ネジ部のネジ溝が、当該軸部の先端部は前記ネジ穴と等しいネジピッチで形成され、前記軸部の基端部側は前記ネジ穴よりも狭いネジピッチで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の耐雷ファスナ。
【請求項７】
前記緩止め部として、前記キャップと前記ファスナ部材を貫通するピンを備えることを特徴とする請求項１に記載の耐雷ファスナ。
【請求項８】
前記間隙に絶縁性のシーラント剤が充填されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の耐雷ファスナ。
【請求項９】
前記ネジ部または前記ネジ穴に、前記軸部の軸線方向に沿ったシーラント排出溝が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の耐雷ファスナ。
【請求項１０】
前記キャップの前記開口端側において、前記キャップの径方向における前記シーラント剤の厚さが、予め定められた以上の寸法とされていることを特徴とする請求項８に記載の耐雷ファスナ。
【請求項１】
航空機の機体を構成する第一の部材に第二の部材を締結するため、前記第一の部材および前記第二の部材を貫通するとともに、前記第一の部材および前記第二の部材側の少なくとも一方に突出する軸部を有するファスナ部材と、
前記ファスナ部材の前記軸部を覆うように取り付けられる絶縁性材料からなるキャップと、を備え、
前記軸部の外周面にネジ部が形成され、
前記キャップは、その内周面の中心部に、前記軸部の前記ネジ部に螺合するネジ穴が形成され、前記ネジ穴に前記ネジ部が螺合した状態で、前記ネジ穴以外の部分において前記ファスナ部材の前記軸部との間に間隙を隔てた状態で取り付けられ、
前記キャップが前記ファスナ部材から緩むのを防止する緩止め部が形成されていることを特徴とする耐雷ファスナ。
【請求項２】
前記緩止め部として、前記ネジ穴に、前記軸部の軸線方向に沿って延び、前記軸部を形成する材料よりも柔らかい材料または前記キャップを形成する材料と同材質で形成されたセルフロック部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の耐雷ファスナ。
【請求項３】
前記ネジ穴に、前記軸部の軸線方向に沿って延びる溝が形成され、前記溝に前記セルフロック部材が嵌め込まれていることを特徴とする請求項２に記載の耐雷ファスナ。
【請求項４】
前記緩止め部として、前記ネジ穴のネジ溝が、前記ネジ穴への前記軸部の挿入方向手前側は前記ネジ部と等しいネジピッチで形成され、挿入方向奥側は、前記ネジ部よりも狭いネジピッチで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の耐雷ファスナ。
【請求項５】
前記緩止め部として、前記ネジ穴は、前記ネジ穴への前記軸部の挿入方向手前側から挿入方向奥側に向けて、その内径が漸次縮小することを特徴とする請求項１に記載の耐雷ファスナ。
【請求項６】
前記緩止め部として、前記軸部の前記ネジ部のネジ溝が、当該軸部の先端部は前記ネジ穴と等しいネジピッチで形成され、前記軸部の基端部側は前記ネジ穴よりも狭いネジピッチで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の耐雷ファスナ。
【請求項７】
前記緩止め部として、前記キャップと前記ファスナ部材を貫通するピンを備えることを特徴とする請求項１に記載の耐雷ファスナ。
【請求項８】
前記間隙に絶縁性のシーラント剤が充填されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の耐雷ファスナ。
【請求項９】
前記ネジ部または前記ネジ穴に、前記軸部の軸線方向に沿ったシーラント排出溝が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の耐雷ファスナ。
【請求項１０】
前記キャップの前記開口端側において、前記キャップの径方向における前記シーラント剤の厚さが、予め定められた以上の寸法とされていることを特徴とする請求項８に記載の耐雷ファスナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−６１８７３（Ｐ２０１２−６１８７３Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０５３４１（Ｐ２０１０−２０５３４１）
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（５０８２０８００７）三菱航空機株式会社 (32)
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（５０８２０８００７）三菱航空機株式会社 (32)
[ Back to top ]